Fenótipo, genótipo e otimização da evolução
A relação entre genótipo e fenótipo ajuda a explicar o elo perdido, os saltos evolutivos e as modificações no código genético dos cromossomas.
4.b.2. Eficácia e otimização
4.b.2.a) Melhoria da eficácia
Evolução dirigida.
Se se admite a existência de variabilidade genética não aleatória no genótipo e, de fato, que a maioria delas não podem sê-lo em genomas ou sistemas complexos pela inter-relação que necessariamente terão, e muito menos no caso de um salto evolutivo que pode gerar o que se conhece como elo perdido, é fácil aceitar as modificações no genótipo por condições meio ambientais tal como propôs Lamarck.
"Os nossos cromossomas estão cheios de caronistas de elementos móveis, que vão saltando pelo gene e inserindo movas cópias de si mesmos durante a viagem. Estes parasites, que compõem quase metade do genoma humano, destroem, mas também criam"
El País 28-02-2001. (ERRADO) - (NÓS VAMOS)
Uma célula que teve que manter-se ao longo de toda a sua vida uma membrana mais dura que a inicialmente prevista, e que fez modificações na sua mecânica interna para criar certas proteínas mais eficazes para a sua membrana e que obviamente as tem no seu fenótipo, se puder transmitirá essa informação ** à sua descendência através do genótipo, como fazia qualquer ser vivo.
Há sempre aspectos que se podem melhorar no fenótipo e não só por motivos meio ambientais, seguramente em animais superiores estes aspectos são aos milhões.
Obviamente, as melhorias mais eficazes terão mais êxito na vida e no mecanismo de seleção natural, mas a origem da evolução é a melhoria inicial através da variabilidade genética não aleatória.
Por exemplo, na biologia celular podemos imaginar a existência de duas proteínas, parecidas na sua estrutura, com funções independentes e criadas por dois genes diferentes pertencentes ao genótipo, e que, com uma pequena modificação, uma delas possa executar as tarefas de ambas. Esta pequena modificação suporia uma melhoria da eficácia visto que permitiria a supressão do código genético necessário para criar a proteína agora redundante.
Por outro lado, a diferenciação sexual permite-nos escolher entre duas linhas de evolução diferente para conseguir o objetivo de melhoria dos seres vivos e, em definitivo, da vida. De alguma forma deve existir um mecanismo que nos permita escolher o genótipo ou fonte ótima em cada caso particular. Se um gene é operativo ou significativo, deve ser por alguma razão ou motivo e terá existido um momento no qual se tenha determinado a sua significatividade.
A informação genética ou genótipo não só está composta de instruções para desenvolver o novo ser como também incorporará condições de desenvolvimento das referidas instruções, é o que se conhece como epigenética. Um exemplo clássico parecido poderia ser a existência de marcadores de quando um gene há-de comportar-se como dominante, ainda que é muito duvidoso porque teríamos um problema quando os dois genes tivessem esse marcador de expressão no fenótipo.
O que sim é mais exequível é que incorpore informação relacionada de quantas gerações de antiguidade tem uma parte do genótipo ou código genético ou de se uma determinada parte do genótipo se considera de caráter estrutural, o que seria semelhante a marcado como dominante, mas diferente conceptualmente.
"Avanço científico e sociedade. Muito que aprender.
Os genes de cada organismo incluem toda a informação para as propriedades do referido organismo e também codificam instruções reguladoras que, quando se executam, determinam como deve expressar-se esta informação. "
Também, de alguma maneira, incorporará informação de interdependência entre distintas partes do genótipo ou código genético, ou seja, que o desenvolvimento de uma parte no fenótipo implique o desenvolvimento de todas as partes marcadas ou identificadas por qualquer outro método ou mecanismo.
Atualmente, está dado como certo que grande parte do código genético contido no genótipo não se utiliza no desenvolvimento do novo ser, basta recordar uma das apresentações na imprensa do genoma humano, onde o que mais chamava a atenção era o pequeno que era e a quantidade de código genético não operativo que tinha o cromossoma Y. Parece que a natureza não elimina a parte de código genético que se modificou, mas sim que guarda uma cópia para o caso de necessitar. Não se sabe muito bem para o que a quer, mas um programador experiente entenderia perfeitamente as diferentes utilidades que se podem dar a um código não operativo na configuração de qualquer programa informático. Em qualquer caso, têm que estar marcadas ou identificadas de alguma forma a parte de código operativo do genótipo e a que não o é.
Tal como qualquer programador, se nós os seres vivos dispuséssemos desta informação relacionada e de métodos que nos permitissem reduzir o risco da introdução de nova informação genética no nosso genótipo, pelas consequências que possa ter para o novo ser ao desenvolver o fenótipo, poderíamos efetuar muito mais modificações do que no caso contrário.
Saltos evolutivos e elo perdido.
Outro argumento para melhorar a eficácia da informação genética é-nos proporcionado pelo chamado salto evolutivo, independentemente de qual tenha sido a sua razão e de se provoca um elo perdido ou não. Nestes casos a rejeição a que se tenha produzido um salto evolutivo por mutações aleatórias é muito maior, por dificultaria enormemente a existência de um determinado elo perdido ou de grandes buracos no registro fóssil.
Uma vez produzido o salto evolutivo, nos primeiros momentos haverá uma infinidade de código genético redundante e de funções que se levam a cabo de formas diferentes, ainda que produzam o mesmo resultado; o seguinte passo da genética evolutiva depois da reestruturação ocorrida será uma simplificação e sistematização do código genético. A natureza estará em condições de continuar acrescentando pequenas modificações no genótipo que melhorem e ampliem as capacidades do ser vivo.
Estes passos produzem-se em qualquer sistema de impulso vital, sendo o mais fácil de entender o exemplo de um programa de computador, à medida que se está programando vai-se acrescentando código que executa funções adicionais ou que melhoram a eficácia das funções já presentes no programa, mas há um momento em que o programador se dá conta de que muitos acrescentos têm partes comuns ou muito semelhantes e que, cada vez que modifica uma delas, para manter a coerência do programa e permitir continuar acrescentando funções, deve modificar cada uma das funções existentes. Então se torna necessária uma reestruturação, salto qualitativo ou salto evolutivo que, ainda que suponha um trabalho considerável, será bastante diferente á anterior, provocando a aparência de um suposto elo perdido.
Este fato é provável que se tenha apresentado á natureza muitas vezes ao longo da história. No entanto, é bastante improvável que se possa produzir pelo simples mecanismo de mutações aleatórias seguidas da seleção natural.
Outro exemplo ainda mais esclarecedor será o trabalho de um programador quando se lhe pede que unifique num só programa dois programas semelhantes existentes, mas com vantagens individuais.
De certeza que o leitor pode pensar em exemplos reais na sua vida normal ou profissional nos quais seguiu um processo semelhante. E, seguramente, também poderia encontrar acontecimentos históricos com uma dinâmica semelhante, pensemos, por exemplo, pensemos na promulgação da Constituição brasileira, e todos os seus efeitos sobre as leis derivadas do sistema jurídico.
4.b.2.b) Otimização da evolução desde a origem da vida
Escassez de recursos e seleção natural.
Sem dúvida que a natureza se encontra num mundo em que os recursos são escassos e a maior parte do tempo se tem que utilizar em sobreviver e a sobrevivência da descendência está garantida.
Os sistemas de impulso vital têm a característica de necessitar evoluir o mais rapidamente possível no genótipo, nem sempre é suficiente fazê-lo bem como também, em certas ocasiões, há que ser os melhores. Porque o mecanismo da seleção natural pode ter muita força e atua como fecho do sistema, eliminando o mais lento em conseguir maior poder sobre o mundo real, adaptando-se ao entorno ou adaptando o entorno a eles mesmos.
Por outras palavras, uma das funções mais importantes da seleção natural é atuar como acelerador da evolução.
Uma característica derivada da velocidade da evolução e da escassez de recursos desde a origem da vida é a otimização dos recursos evolutivos, já que permite aumentar a referida velocidade.
Estas duas características têm uma força especial pelo próprio desenho da vida que impõe uma constante concorrência e luta entre os seres. Pela importância tão desmesurada, estas características passam a considerar-se verdadeiros objetivos da evolução dos sistemas de impulso vital.
Independentemente do anteriormente dito, existe uma questão metafísica que implica diretamente a rapidez em evoluir como um objetivo importante. Porque é que o desenho da vida neste mundo implica que muitos seres vivos se alimentem de outros seres vivos e muitos deles acabem de uma forma um tanto cruel?
Diferenciação sexual e evolução em linha.
A diferenciação sexual supõe (para além de outras múltiplas considerações) um meio de acelerar as mudanças no genótipo ao tornar possível incorporar na informação genética determinadas funções que provêm do genótipo e fenótipo de outros seres vivos.
Quando se transmite a informação genética sem necessidade de outro ser, apenas se incorpora a experiência de um indivíduo e é necessária uma nova geração para incorporar no genótipo a experiência de outro indivíduo, a evolução de uma só linha é muito lenta.
Evolução em linha Com diferenciação sexual
Se se conseguem unir diferentes experiências ou genótipos desenvolvidos em fenótipos, a evolução será muito mais rápida e rica, o que implicaria a combinação genética com genótipos de outros indivíduos que terão incluído algumas variações do seu fenótipo e a possibilidade de utilizar o método de Verificação Lógica de Informação (LoVeInf)
O gráfico anterior mostra-nos a diferença de incorporação de novas modificações genéticas com evolução em linha ou com diferenciação sexual durante nove gerações e a importância genética que isso pode ter. Supondo que todos os indivíduos ou seres tivessem o mesmo código genético ou genótipo no momento 0, depois de 6 gerações, as modificações acumuladas seriam a terceira parte com evolução em linha do que com diferenciação sexual; depois de nove, a nona parte.
Obviamente, a evolução de origem externa será tanto maior quanto mais adulto seja o indivíduo, especialmente naquelas melhorias que afetem funções que só se experimentam na etapa adulta. Este efeito poderia ser a justificação biológica, e não cultural, da observação de que, em muitas espécies, as fêmeas preferem os genótipos de machos adultos, em contrapartida os machos, que as preferem jovens porque têm um corpo mais forte para levar a cabo a difícil e complicada tarefa do desenvolvimento inicial do novo ser.
"Solução para um enigma das abelhas colocado há 150 anos.
O gene csd é uma invenção importante que permitiu a evolução das formigas, as abelhas e as vespas assim como as suas complexas sociedades ao permitir a evolução da hapolodiploidad."
Um método intermédio entre a evolução em linha e a diferenciação sexual é a diferenciação sexual primária ou endogâmica. Por exemplo, as abelhas têm machos, mas estes fecundam sempre a rainha da sua própria colmeia. Neste caso, é mais provável que um sexo passe uma cópia de segurança integrada e o outro forneça algum tipo de melhoria no genótipo. Por ter este caráter endogâmico o método de Verificação lógica de informaçaõ (LoVeInf) não se poderá aplicar, pelo menos como o descrevemos, poderia aplicar-se, em todo o caso, com um atraso geracional de forma que a verificação se realiza entre modificações de distintas gerações.
Por outro lado, o fato de não se aplicar o método LoVeInf supõe que se deve procurar a segurança da bondade das modificações por outros meios; poderia ser o de comprovação exaustiva, como este leva muito tempo e dá muito trabalho, o sexo encarregue de gerar as modificações deveria descarregar de trabalhos pesados que ocupem o organismo. Também pode ser que o seu voo seja mais livre do que o das abelhas que sempre estão a trabalhar e ao ser mais livre, pratica e melhora as técnicas de voo, enfim, alguma explicação terá a questão dos famosos "zangões"). Porque este parágrafo reconheço que é pura especulação.
Importância da otimização do genótipo.
Voltando ao tema da importância genética da otimização dos recursos, qualquer repetição de um passo evolutivo ou genótipo é um passo atrás, uma perda de tempo, de energia e de recursos.
"Trata-se simplesmente se retirar o melhor rendimento possível dos investimentos que se fazem, sejam de tempo ou de esforços."
Esta poderia ser a causa pela qual algumas espécies sacrificariam o macho depois da união de forma a que a repetição de dito passo evolutivo seja impossível. Está visto que a natureza leva muito a sério este objetivo.
"Um estudo sobre o gato montês espanhol propõe modificar a teoria da evolução".
Já citei a possibilidade de associar condições de desenvolvimento efetivo do caráter modificado em função da existência ou não de outros caracteres relacionados. Assim, é possível que uma modificação se desenvolva numa geração posterior à seguinte e inclusivamente impor esta condição para garantir que as mudanças realizadas sejam consideradas operativas depois de comprovar a sua utilidade em mais de uma geração.
"No questionamos a teoria da evolução, mas…
A enorme vantagem evolutiva de se adaptar a diferentes ambientes mediante o mecanismo de matar células do cérebro de forma seletivo antes do nascimento é que o animal retém a capacidade de recuperar os rasgos eliminados se o seu meio ambiente muda de forma brusca. Assim o gato doméstico poderia desenvolver novamente a visão a cores se tivesse que voltar a caçar de dia."
Este mecanismo pode justificar-se desde o prisma do objetivo de rapidez e otimização da evolução; pensemos, por exemplo, em mudanças genéticas de origem meio ambiental, se estas mudanças fossem diretamente operativas na geração seguinte correríamos o risco de ter que desfazer estas mudanças genéticas se as mudanças meio ambientais não são estáveis em longo prazo, e desfazer também todas as mudanças e ajustamentos derivados dos mesmos, em definitivo, uma perda de tempo.
"A herança dos rasgos adquiridos.
Alguns estudos experimentais demonstram a existência da herança de certos caracteres adquiridos, e a chave está em que estes caracteres adquiridos têm que ter deixado uma marca nos espermatozoides ou óvulos para que se possa transmitir à sua descendência. E põe como exemplo uma família de ratos marrons..."
Variabilidade genética e fenótipo.
Como comentei no apartado de garantia e Segurança, com o método de Verificação lógica de informaçaõ, e outros, podem fazer-se muitas mais modificações no genótipo sem pôr em perigo a viabilidade do novo ser vivo ou fenótipo. O número de modificações no genótipo que se realizam em cada geração é tão alto que se não se pudesse aplicar de forma efetiva o método LoVeInf o novo indivíduo não teria grandes perspectivos de futuro. Isto é um fato verificado, visto que na natureza contamos com casos em que acontece exatamente o que estamos a comentar, trata-se do caso dos filhos que possam ter dois progenitores que sejam irmãos; o método LoVeInf aplicar-se-á mas, por existirem muitas modificações recentes e comuns, não efetuará a sua função de filtro com a suficiente eficácia, o que provocará danos visíveis e importantes na descendência.
"Sequênciação completa do pequeno cromossoma Y humano.
Contém 78 dos aproximadamente 30.000 genes que compõem o genoma humano.
Calculou-se que numa só geração o cromossoma Y varia em 600 unidades."
O fato citado tem uma importância genética elevada por supor uma prova evidente da quantidade de modificações que se realiza em cada geração e indiretamente da sua aleatoriedade visto que, em muitas mutações aleatórias em cada geração, o genótipo seria um pequeno caos, não para nós, mas sim para a própria natureza na hora de desenvolver o fenótipo.
"95% da variabilidade genética atual existia já quando nasceu a espécie.
Sete cientistas dos Estados Unidos, Rússia e França publicam hoje na Science análise mais ampla realizada até agora da diversidade genética humana.
Em cada pessoa analisaram 377 marcadores no AND (chamados micro-satélites) que evoluem especialmente rápido e, portanto, detectam muito bem qualquer mínima variação hereditária que tenha acontecido desde que a humanidade atual surgiu em África.
Há uns 50.000 anos"
O efeito de mutações aleatórias sobre o fenótipo seria mais grave quando falamos de funções vitais al ter em conta a complexidade e sensibilidade do sistema; ou seja, em funções que praticamente não podem admitir mudanças aleatórios, visto que bastaria um pequeno erro para produzir a morte ou a não-sobrevivência do novo indivíduo e a seleção natural não permite este tipo de erros.
Exemplos de mutações aleatórias ou modificações realmente aleatórias e com efeitos devastadores podemos encontrá-los em acontecimentos históricos como o lançamento de bombas atômicas no final da Segunda Guerra Mundial no Japão e nos filmes dos anos 50 do século passado.
Em sistemas complexos a única forma de nos aproximarmos da certeza absoluta sobre um aspecto concreto é a sua verificação com uma fonte independente. Além disso se as mudanças fossem sempre por mutações aleatórias não teria muito sentido o metodo LoVeInf, visto que, dada a magnitude do código genético, raramente se produzirão na mesma posição.